DB01-数据库系统概念.ppt

数据库系统概念需求是引领计算机技术发展的最重要因素 简单的文件系统 使用流文件和目录结构组织各种逻辑相关的信息 文件抽象不足以支持数据利用的各种需求 记录文件按照什么方式排序最好 插入记录该放在哪里 统计数据该如何进行 记录 字段 文件系统很难解决数据依赖和结构依赖问题 谁知道这样的对应关系 文件数据属性变化了怎么办 程序 数据变了 程序还要修改引入元数据数据字典的概念基础 元数据 Metadata 文件系统方法不能完美解决数据冗余和一致性问题 还有人叫JohnT 吗 JohnT 会改名字吗 插入 修改 删除时遇到困难 各类图书 管图理书员 读者 应用程序 数据库管理系统 DBMS 基本数据库 书库 借书 还书 预订 用户查找数据 最终用户 强调四个基本概念 数据 Data 数据库 Database 数据库管理系统 DBMS 数据库系统 DBS 1 数据 数据 Data 是数据库中存储的基本对象数据的定义描述事物的符号记录数据的种类数字 文字 图形 图像 声音 语言数据的特点数据与其语义是不可分的 数据举例 学生档案中的学生记录 李明 男 1972 江苏 计算机系 1990 数据的形式不能完全表达其内容数据的解释语义 学生姓名 性别 出生年月 籍贯 所在系别 入学时间解释 李明是个男学生 1972年出生 江苏人 1990年考入计算机系 2 数据库 举例 数据库 续 数据库的定义数据库 Database 简称DB 是长期储存在计算机内 有组织的 可共享的大量数据的集合 数据库的特征数据按一定的数据模型组织 描述和储存可为各种用户共享冗余度较小数据独立性较高易扩展 3 数据库管理系统 什么是DBMS数据库管理系统 DatabaseManagementSystem 简称DBMS 是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件 DBMS的用途科学地组织和存储数据 高效地获取和维护数据 4 数据库系统 数据库系统 DatabaseSystem 简称DBS 是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成 是实现有组织地 动态地存储大量关联数据 支持多用户访问的计算机软 硬资源及DBA 数据库管理员 组成的系统 它由数据库 数据库管理系统 及其开发工具 应用系统 数据库管理员四部分构成 在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据库 数据库系统构成图示 数据库系统的特点 数据结构化 数据库系统与文件系统的本质区别 数据共享性高 冗余度低 易扩充操作既可以记录亦可以数据项为单位数据独立性更强数据由DBMS统一管理和控制数据的安全性保护数据的完整性检查并发控制数据库恢复 传说中的数据库应该是 DBMS 数据库管理系统是所有用户的唯一操作界面这些用户包括DBA和程序 员 自从有了DBMS 我们似乎更和谐了 以DBMS为基础 我们可以更方便的使用更丰富的系统 DBMS由许多支持数据操作的功能块组成 数据字典管理 数据存储管理 数据表示 安全管理 并发控制 备份与恢复管理 数据一致性管理 应用编程接口 数据库通信接口 数据组织模型 层次模型 网络模型 关系模型 数据语言 数据定义语言DDL数据操作语言DML 数据定义语言DDL 定义用于描述数据库中各种对象的特征 种类子模式DDL 描述数据库的局部逻辑结构 模式DDL 描述数据库的全局逻辑结构 存储模式DDL 描述数据库的物理结构 数据操作语言DML 定义 对数据库中数据进行检索 插入 修改 删除等基本操作 种类自主型 自含型 提供交互式命令语言 可以单独使用 不仅可以对数据库进行检索 而且还可以对数据库进行存储操作 如SQL QBE等 通常采用解释执行的方法 宿主型不能单独使用 必须嵌入在某个程序设计语言之中 它仅负责对数据库的操作 其他工作由主语言来完成 DBMS提供两种编译方法 a 预编译方法 设计一个专门的编译程序 在主语言编译之前 首先把应用程序中的DML语句转化为主语言语句 以便原有的编译程序能接受和执行它们 b 增强编译方法 修改 扩充主语言编译程序 数据字典 数据字典 DataDictionary 是描述 或定义 数据库系统中各类对象 对象之间的联系和它们的使用规则的集合 例如 一个模式包含的记录类型与一个记录类型包含的数据项 一个用户的标识 口令 所使用的子模式 哪个模式或记录类型分配在哪些区域或对应于哪些物理文件 存储在哪个物理设备上 一个物理文件的名称 物理位置 文件组织方式 等等 数据字典的用途 1 供DBMS快速查找有关对象 如用户表 子模式表 模式表等 2 供DBA掌握整个系统运行的情况 如系统现有的数据库 用户 当前具有的模式数目及其名称 每个模式包含的子模式与记录类型 每个子模式包含的记录类型与用户 某个记录类型 或数据项 所属的子模式和对应的物理文件或区域等 数据仓库 联机数据分析 OLAP 数据挖掘 Web应用中间件 分布式数据库 思考题 1 试述Data DB DBMS DBS的含义及其之间的关系 2 数据库系统由哪几部分组成 3 数据语言有哪几类 试述自主型DML与宿主型DML的区别 4 什么是数据字典 补充内容 数据库系统内部的模式结构 文件系统的不足 不支持充分共享 从而数据冗余 应用程序与数据之间不够独立 数据库的分级模式结构 模式 存储模式 一 三个模式 模式子模式存储模式 模式 定义 是数据库中全体数据的逻辑结构和特性的描述 是所有用户的公共数据视图 即模式描述的是数据库的整体逻辑结构 主体 数据库的逻辑数据模型 表示法 a 图示 画数据模型图 通常用于模式设计的第一阶段 b 语言描述 使用模式描述语言 模式DDL 用于模式设计的第二阶段 子模式 定义 是与某一应用有关的数据的逻辑表示 是个别用户的数据视图 即子模式描述的是数据的局部逻辑结构 特点 a 不同用户的外模式可以互相覆盖 b 同一子模式可以为某一用户的任意多个应用 程序 所启用 c 一个应用 程序 只能启用一个子模式 d 从逻辑关系上看 子模式是模式的一个逻辑子集 表示法 语言描述 使用子模式描述语言 子模式DDL 存储模式 定义 是数据在数据库系统内部的表示 即对数据的物理结构和存储方式的描述 表示法 语言描述 使用存储模式描述语言 存储模式DDL 二 二级映像 1 子模式 模式映像 数据逻辑独立性定义某一个子模式和模式之间的对应关系 当模式改变时 子模式 模式映像要作相应的改变 以保证子模式保持不变 通常在子模式中描述 2 模式 存储模式映像 数据物理独立性定义数据逻辑结构和存储结构之间的对应关系 当数据库的存储结构改变时 模式 存储模式映像要作相应的改变 以保证模式保持不变 通常在模式中描述 三 三个抽象级别 1 用户级用户级数据库对应于子模式 是用户看到和使用的数据库 也称用户视图 2 概念级概念级数据库对应于模式 是对数据库的整体逻辑描述 也称DBA视图 即数据库管理员看到的数据库 常是所有用户视图的一个最小并集 3 物理级物理级数据库对应于存储模式 包含数据库的全部存储数据 四 两级数据独立性 物理独立性 说明在数据物理组织发生变化时一个应用的独立程度 逻辑独立性 说明在模式发生变化时一个应用的独立程度 注意 实现逻